磁性纳米材料的制备方法优化

人们从研究磁性纳米材料开始，就一直致力于制备出一种分散性好、稳定性高、尺寸和形貌可控的磁性纳米材料。但是，这也是一个一直困扰着人们的难题。在对磁性纳米材料进行研究的过程中，研究人员已经找出了许多种制备磁性纳米材料的方法。目前，制备磁性纳米材料常用的方法有物理法和化学法两大类。这两种方法都致力于制备出一种在环境中有足够的化学稳定性、无毒性、无二次污染、具有高磁化率和超顺磁性的磁性纳米材料。物理法不仅对实验室设备的技术要求高，而且制备出的纳米粒子质量低，粒子尺寸分布比较宽。化学法制备出的磁性纳米材料在形状、大小、物相、表面以及微结构等方面均可以达到良好的统一性，因此受到了科学界的关注。下面对几种制备磁性纳米材料的方法进行简单介绍。

（1）化学共沉淀法 运用化学共沉淀法制备磁性纳米颗粒的历史悠久。该方法一般是将过量的沉淀剂（如含OH^-、CO^2-₃、C₂O^2-₄的试剂）加入到金属离子溶液中，经过化学沉淀反应制备出沉淀颗粒，随后经过一定的处理将沉淀颗粒加工成磁性纳米颗粒。在生成沉淀的过程中，溶液的酸碱度、温度以及搅拌的速度都会影响颗粒的形貌，甚至需要加入表面活性剂来改变颗粒之间的团聚现象。利用该方法可以制备出Fe₃O₄磁性纳米颗粒：把Fe²⁺和Fe³⁺的氯化物溶液按照一定的比例（如Fe²⁺与Fe³⁺的物质的量比为2∶3）混合，在一定的温度、pH值条件下，加入过量的碱性沉淀剂（一般为NH₃·H₂O或NaOH），高速搅拌进行沉淀反应，生成氢氧化铁沉淀物，然后经过后处理手段制得一定尺寸的Fe₃O₄磁性纳米颗粒。该方法成本较低，但是由于沉淀生成的速度过快，不好控制粒径，会导致颗粒的粒径较大。

（2）溶剂热法 在高温和高压的环境下（高压反应釜），将难以溶解或者不能溶解的物质变成溶解态，通过控制反应过程中的温度和压力（温度为100～400℃，压力不低于105kPa），使其过饱和而析出晶体，得到纳米尺寸的材料。这是在制备纳米材料时经常使用的一种方法。虽然溶剂热法制备出的纳米材料在形貌和粒径方面可以达到要求，但是由于溶剂热法所要求的试验条件比较严格，这就为该方法工厂化的应用增添了许多障碍。

（3）微乳液法 借助表面活性剂的作用，可以在液相反应体系中为水、油、表面活性剂提供一个微小的空间用作反应的场所。微乳液法所得到的颗粒尺寸与反应单元的空间有直接关系，同时不同的反应单元之间被隔开，这也在很大程度上避免了团聚现象的产生。但是，由于在微乳液法中引入了大量的表面活性剂，不仅增加了反应的成本，为磁性纳米颗粒的分离造成了一定的难度，而且在清洗表面活性剂的过程中甚至会引入新的杂质，也会对环境增加一定的负担，合成率也比较低。这些问题限制了微乳液法在实际中的利用。(www.xing528.com)

（4）溶胶-凝胶法 将制备金属化合物所需的原料均匀混合在液相体系中，然后通过特定的化学反应，形成稳定均一的溶胶体系，在溶胶体系转变成凝胶体系之后，处理所得到的凝胶即可制备出具有纳米尺寸的材料。该方法看似简单，却具有广阔的科学前景和一定的工业应用性。因为溶胶反应是在液相中进行的，所以用该方法生产出的纳米材料是均匀一致的，并且反应可以大规模地进行。该方法是一种制备有机-无机聚合物及其他混合物通用的方法。但是，该方法使用的原料一般为有机物，毒性比较大。

通过对上述各种制备方法的介绍我们可以知道，在实际的生产过程中这几种方法各有优劣，我们可以根据自己所需来选择制备的方法和路线，以制备出最适合的磁性纳米材料。